Morte Cellulare Programmata

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1 Morte Cellulare Programmata

2 Classificazione classica delle diverse modalità di morte cellulare - Morte cellulare di tipo I: apoptosi - Morte cellulare di tipo II: autofagia - Morte cellulare di tipo III: necrosi

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4 Necrosi Apoptosi

5 Apoptosi: morte cellulare programmata Processo di morte attivo: - richiede energia - richiede sintesi proteica - coinvolgimento di numerosi geni Può essere indotta da: - segnali interni (danni), - segnali esterni - assenza di segnali esterni di sopravvivenza

6 Ruolo dell Apoptosi Sviluppo - Es.: Sviluppo del sistema nervoso centrale (morte neuronale dal 20 all 80% in differenti regioni del SCN) Mantenimento dell'omeostasi tissutale - Es.: Intestino, Pelle, Sangue, cellule danneggiate (50 milardi di cellule muoiono ogni giorno nel nostro organismo) Sistema immune - Eliminazione di cellule infette o cellule tumorali

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8 Morte Cellulare e Patologie Diminuzione della Morte Cellulare Cancro Incontrollata proliferazione cellulare Infezioni Croniche Adenovirus e Papilloma virus

9 Morte Cellulare e Patologie Aumento della Morte Cellulare Neurodegenerazione Parkinson ed Alzheimer Ischemia Cerebrale, Infarto miocardio Morte per mancanza di ossigeno ma anche in seguito a riperfusione Autoimmunità Lupus: Mancata morte di Linfociti B che producono anticorpi che riconoscono il corpo Infezioni virali HIV

10 Fasi dell apoptosi Il processo apoptotico può essere diviso in diverse fasi temporali: - Iniziazione: cellule determinate alla morte - Esecuzione: alterazioni morfologiche - Riconoscimento e fagocitosi: eliminazione dei resti cellulari da parte di cellule specializzate

11 Morfologia delle cellule apoptotiche

12 Modificazioni morfologiche - Diminuzione del volume - Arrotondamento (in cellule adese) - Cambi a livello della membrana plasmatica (pur rimanendo integra): esposizione di particolari lipidi, perdita di estensioni e contatti - Condensazione della cromatina, taglio del DNA e perdita dell involucro nucleare - Distruzione del citoscheletro - Frammentazione in corpi apoptotici

13 Meccanismi molecolari dell apoptosi Stimolo apoptotico Caspasi iniziatrici Caspasi effettrici Taglio di numerose proteine. citoscheletro, lamina nucleare, inibitori di DNAasi, enzimi di riparo del DNA Cambi morfologici che portano alla morte della cellula

14 Caspasi (Cistein Aspartasi) Proteasi: proteine che digeriscono altre proteine Responsabili di molte delle alterazioni osservate nelle cellule apoptotiche Tagliano varie proteine per inattivarle e degradarle. Tagliano anche loro stesse per attivarsi Caspasi Iniziatrici Caspasi Esecutrici

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16 Attivazione delle Caspasi 16 Citologia, Istologia e Anatomia microscopica Pearson Italia S.p.A.

17 Vie di attivazione dell apoptosi Via intrinseca: - lo stimolo (il danno) insorge da dentro la cellula; - il mitocondrio gioca un ruolo importante Via estrinseca: - lo stimolo arriva da fuori - recettori di membrana giocano un ruolo importante

18 Via estrinseca Ligandi e Recettori di Morte Adattatori Attivazione delle caspasi iniziatrici (caspasi 8) tramite dimerizzazione

19 Via intrinseca Lo stimolo apoptotico porta alla formazione di pori nel mitocondrio che rilasciano il Citocromo C. Il Citocromo-C lega la proteina APAF1 e ne induce l assemblaggio in oligomeri. Le caspasi legano APAF1 formando l apoptosoma, e si attivano tramite dimerizzazione

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21 L aumentata permeabilità della membrana esterna del mitocondrio (MOMP) è dovuta alle proteine proapoptotiche Bak/Bax che si assemblano a formare dei pori.

22 Cosa regola l attività di Bax e Bak? Ruolo delle proteine della famiglia Bcl-2 - Proteine proapoptotiche sono necessarie per attivare Bax/Bak - Proteine antiapoptotiche con 4 domini (BH1-4) legano e inattivano le proteine proapoptotiche

23 Alcune vie intrinseche di attivazione dell apoptosi iniziano dal Reticolo Endoplasmatico o dal Nucleo Stress del RE : Rilascio di calcio, attivazione delle caspasi, sintesi di attivatori delle caspasi Danno al DNA: Attivazione del fattore trascrizionale p53 e sintesi di attivatori delle caspasi

24 Riconoscimento e fagocitosi

25 La morte cellulare è solo metà del processo L eliminazione dei corpi apoptotici è parte fondamentale del processo in vivo Previene la risposta infiammatoria Ripulisce il tessuto L eliminazione è un processo attivo Fagocitosi

26 Segnali che attivano la fagocitosi

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28 Visione di insieme dell Apoptosi

29 Necrosi: Morte passiva Indotta da agenti non fisiologici La cellula si rigonfia e scoppia, con conseguente rilascio di materiale citoplasmatico ad azione infiammatoria

30 Autofagia Il processo che permette di veicolare componenti intracellulari nel lisosoma per la loro degradazione

31 AUTOFAGIA: caratteristiche morfologiche AP: autofagosomi AL: autolisosomi

32 AUTOFAGIA Quando abbiamo la necessità di autodigerire i costituenti delle nostre cellule? Fare il tagliando alle cellule: sostituire i pezzi che si invecchiano nel corso della vita (autofagia basale) Rispondere agli stress (autofagia indotta): - Eliminare rapidamente ciò che lo stress ha danneggiato (aggregati proteici o organelli mal funzionanti) - Rimuovere corpi estranei all interno della cellula (contrastare le infezioni) - Riciclare il materiale ottenuto dalla degradazione per utilizzarlo per nuova sintesi in situazioni di emergenza (carenza di nutrienti o energia)

33 L autofagia è essenziale per superare gli stress fin dal primo: la nascita GFP-LC3 Atg5 -/- Topi mutanti per i geni autofagici muoiono poche ore dopo la nascita

34 Autofagia e sviluppo - Rimozione mitocondri negli eritrociti - Rimozione mitocondri paterni nell uovo fecondato Autofagia e Patologia Difetti di autofagia sono associati all insorgenza di malattie neurodegenerative Es.: Parkinson familiare presenta mutazioni nei geni Parkin e Pink che regolano la rimozione di mitocondri danneggiati

35 Autofagia e morte cellulare In seguito a danno, la cellula induce molto rapidamente l autofagia come meccanismo di sopravvivenza, nel tentativo di rimuovere il danno. Se il danno è troppo grave, successivamente viene indotta l apoptosi che è anche in grado di inibire l autofagia (caspasi degradano proteine regolatrici dell autofagia) L autofagia diventa un «vero» meccanismo di morte quando l apoptosi non funziona. Solo in questo caso la permanenza di un danno irreparabile porta ad una attivazione troppo prolungata dell autofagia che causa l autodigestione della cellula e la sua morte.

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